输气管道设计与管理.docx

1、输气管道设计与管理综合复习资料一、填空题1、天然气是一种混合气体，混合气体的物理性质决定于天然气组成和各组分气体的性质。天然气的组成有三种表示方法：即容积组成、摩尔组成和质量组成。2、对于长距离输气管线，当Q 、D、P1max 、P2min 一定时，输气管末段的最P1max2P2min2，此时管末段的储气能力为0 。储气能力最大长度为： LmaxCQ2大的末段长度为 Lmax的0.5 倍。8、对下图所示的两条简单管路，如果起点压力相同，在任一长度x 处，线路 1 的各点流速（小于）线路 2 的流速，线路 1 的终点压力（大于）线路2 的终点压力。这主要是由于气体的可压缩性造成的。线路 1起点终

2、点线路 23、为离心压气机配管时，常有出、入口相连的回流管路，其目的是避免压气机产生湍振。4、北美、西欧有关的管道标准已规定，20 英寸以上的气管应加内涂层，长距离输气管内壁一般涂敷有机树脂涂层的主要优点有：提高管线输气量、增强防腐性能。专业资料5、工程上用压缩因子来表示真实气体与理想气体PVT 特性之间的差别， 该值偏离 1 愈远，表明气体的PVT 性质偏离理想气体性质愈远。6、天然气的相对密度是指同一压力和温度下气体密度与空气密度之比，无量纲。7、单位体积干天然气中所含水蒸汽的质量称含水量，它与天然气的压力、温度有关。当天然气被水饱和时，其温度也称为露点。8、管输天然气最主要的三项质量指标

3、为：热值、含水量、 H2 S和CO2 含量。9、沿线地形激烈起伏对输气管输量有影响，当线路纵断面图与通过管路起点水平线所围面积为正时，其输量减小；面积为负时，输量增大。这是由于气体密度沿管长变化所致。10、输气管内能否形成水合物主要取决于：(1)压力和温度；(2) 足够的水分。密度 大 的天然气易形成水合物。11、输气管内产生水合物堵塞事故时，采用降压方法最简便，可迅速使水合物分解，管路畅通。12、首站入口压力一定的多压气站输气干线，若某站停运，则停运站号愈小，输量下降愈大。与正常运行相比，停运站上游各站压力均上升 ，停运站下游各站压力均下降，愈靠近停运站，压力变化幅度大。13、为防止未经深度

4、加工天然气输送管道中出现水化物，工业上常用甲醇和乙二醇作为防冻剂。专业资料二、分析题PQ2PZ2D50.51、已知输气管流量基本公式为：Q C，分析管路的终点压z TL力对流量的影响。Q22答：根据流量计算公式，得pQ2pZ2ZTLQCD 5C '令 pZpQ: 01 , 代入上式中，2得：Q21C' pQ若 pZ0 ，0， QQmax ，由上式得 C ' P0Q max21，将 Q故Q2与 看作变量，上式为圆方程，如图所示：QmaxQmax由图可以看出：（1）终点压力 pZ 在高压范围内的变化对Q 影响很大。（2）终点压力 pZ 在低压范围内的变化对Q 影响不大。（3

5、） pZ 一般保持在 1 pQ 左右，这样不但节省功率，降低输气成本，还2能降低能耗。专业资料2、已知输气管压力分布方程为： PxPQ2PQ2PZ2 x ，推导平均压力计算公L式以及平均压力点距起点的距离在0.5L 附近变化的依据。答：（1）输气管停止输气时，全线最终达到某一压力，即平均压力。根据管内平衡前后质量守恒可得平均压力：2pQ3322=pZ2 =pZ3 pQ23pQpZpQ pZ（2）输气管道上压力为平均压力的点距起点的距离：pQ2p pj2Lx02pZ2pQ当 pZ0, p pj2 pQ 时，得： x0 =5/9L 0.55L3当 pZpQ 时，得：x0limpQ 2p pj 29

6、 pQ 2 pQ pZ4 pQ 2pZ 2pQ pZ22 Llim222LpQpZ9 pQpZpQpZ根据求极限的洛必达法则，以pZ 为变量求导，得：36 pQ372 pZ 3L 0.5Lx072 p 3Q故 pZ 从 0 变化到 pQ , x0 从 0.55L 变化到 0.5L。三、问答题1、输气系统的组成及特点有哪些？答：整个输气系统是由矿场集气管网、干线输气管道（网）、城市配气管网和与这些管网相匹配的站、场装置组成。特点： 1. 从生产到使用各环节紧密相连。主要有采气、净气（除尘、脱水、脱硫等）、输气、储气、专业资料供配气 5 个环节。2.气体可压缩性对输气和储气的影响。（1）上下站输量

7、不等时，压力变化较为平缓。（ 2）输气管中体积流量沿着管长而改变， 起始流量小，终点流量大。（ 3）输气管末端储气。3.可充分利用地层压力输气。2、输气管的流量基本公式为：(PQ2PZ2 )D 5Q0 CTLZ分析管径、管长、温度对输量的影响。（10 分）答：（1）管径。8Q1D13Q2D2输气管的通过能力与管径的2.67 次方成正比。管径越大，输气量越大。直径增大1 倍，流量增大 6.4 倍。故加大直径是增加输气管流量的好办法。（2）管长。0.5Q1L2Q2L1流量与长度的 0.5 次方成反比。长度越短，输气能力越大。长度减小 1 半，流量增加 41.4%。（3）温度。专业资料0.5Q1T2

8、Q2T1流量与输气温度的0.5 次方成反比。输气温度越低，输气能力越大。四、计算题1、已知输气管长 100 公里，内径 900mm ，平均压力为 5MPa ，平均温度为 5 ，输送介质为甲烷，其临界压力为44.91 × 10 5Pa ，临界温度为191.05K ，求工程标准状态下输气管内气体的体积。解： (1) 气体临界压力临界温度Pcm44.91 ×10 5PaTcm191.05K(2) 对比压力对比温度50Pr1.11344.91278.15Tr1.456191.05(3) 查图知： Z1 =0.88专业资料(4) 求气体体积：输气管体积 V1D 2L3.140.9 2

9、 100000 63585m344标准状态下气体体积V0 V1P1 ZT063585 44.91 105293.15491407m 3PZ1T1101325 0.88 191.05式中， Z=12、图示两组管系起、终点压力相同，管径、管长等参数相同，求下述不同连接方式的输量比Q b /Q a。QQaL/2bL/2解：由于两组管系起终点压力相同，管径管长等参数相同，故输气量之比L就是流量系数之比 ,设2 长度的单独管道流量系数为 K。K aLLL223K 23KK bLLL222K 23K1119K23K29K 229K 2211172K22.3534K1324K 229K 22故 QbK b

10、2.3534K0.7845QaK a3K3、如图示，已知压气站方程： P222.3P123.48 107Q2 ，管路方程：2225.2。式中单位：Qm 3/s;PPa;Lm;DmQZ1000Q L / DPPa =260km ，b =145km ，Da =1m ， 293K， 0.9，压气站入口压力保LLTZ持不变，为 5.2MPa 。(1) 压气站仅向 A 城供气，当管 A 终点压力 Pza1.5MPa 时，求压气站出专业资料口压力和城市 A 的供气量 Qa 。(2) 管线 B 建成后，压气站同时向城市 A 和城市 B 供气，站流量增大为原流量的 1.2 倍， A 城的供气量减少为原流量的

11、98.2 。 a 、求管路 A 终点压力 Pza；b 、若管 B 终点压力 Pzb=1MPa ，求 B 城供气量和管 B 的直径。(3) 若运行最高出站压力为 7.5MPa ，B 管尾端最低压力为 1MPa ，求不影响城市 B 用户用气的最长检修时间。DaP1ADbB解：（1）仅向 A 城供气，联立压气站方程和管路方程，P222.3P123.48 107Q2PQ2PZ21000Q2 L / D5.2其中， p2pQ得到 2.3 p123.48 107 Qa2 = pZ21000Qa2L / D5.2代入数据，得： 2.3 5.2106 23.4810 7 Q a21.5 106 21000Qa

12、2260 103 /1求得： Qa450.92m3 / s压气站出口压力 p22.35.2106 23.48107450.9227.424MPa（2）压气站流量 Q总Qm3/s1.2 a541.104现在 A 城的供气量 QA98.2%Qa442.80m3 / s利用压气站方程 P222.3P123.48 107 Q 2 ，求得：压气站出口压力 p22.35.2106 23.48107541.10427.211MPa专业资料利用管路方程 PQ2PZ21000Q2 L / D5.2 ，求得：管路 A 终点压力pZa7.21110621000442.8022601031.010MPaB 城供气量

13、QBQ总QA 541.104442.80m3/s98.304利用管路方程 PQ2PZ21000Q2 L / D 5.2 ，代入数据，得：7.211106262100098.3042145100010D 5.2求得： D=0.5m.（3）已知 P1max7.5MPaP2 min1MPa利用管路方程P 2P2Q2L/D5.2，求得：QZ1000P2.179MPaP2.397MPa2 max1 min求 Ppj max ， Ppj min2Ppj max2P1maxP2 max5.327MPa3P1maxP2 max同理，得Ppj min1.794MPa12Ppj maxPpj min T0l zVsDPTZ4010.52(5.3271.794)106293.151102458 .4m3101325293.15145 100040.9Vs186.92minQb4 、已知某输气管内P=44 × 10 5Pa ， T